希土類磁石からのネオジムの回収 巣鴨高校２年 西村啓吾.

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1 希土類磁石からのネオジムの回収 巣鴨高校２年 西村啓吾

2 ネオジムの抱える資源問題 　ハイブリッド車などにも使用されているネオジム磁石だが、将来的に、ネオジムの国内での安定供給が、難しくなる可能性があるということが、問題となっている。

3 実験の原理 溶融金属(Mg)に磁石合金中のNdのみを抽出する。 NdとFeの結合のしやすさよりも NdとMgの結合のしやすさのほうが
大きいことを利用。 1000℃に昇温・保持することで、 Ndのみが、Mg相へ抽出される。

4 実験方法(1) Nd-Fe-B合金磁石（初期磁石合金組成は48.8%Fe、45.0%Nd、6.2%Dy）からのNdの抽出実験。
3つの鉄るつぼ内に磁石と抽出剤として使用するMgをそれぞれ質量比をMg:磁石合金=①1:1.5 ②1:2 ③1:2.5 にして入れ、それをステンレス管内にTIG溶接で密閉した。 容器を、電気炉内で1,000℃に昇温し、24h保持した。 保持終了後、容器を水中で急冷し、開封後、精密切断機を用いて鉄るつぼを切断した。

5 実験方法(2) 切断後の試料について、走査型電子顕微鏡による表面観察、
エネルギー分散型X線分光法(EDS)による定量分析、元素マッピングと、誘導結合プラズマ発光分光分析による精密な定量分析を行った。

6 Mg:磁石合金=1:1.5(質量) の結果 Fe Mｇ Nd Mg(mass%) Fe(mass%) Nd(mass) Mg相① 62.65
0.87 35.79 磁石相① 0.82 96.1 3.07 Fe Mｇ Nd

7 Mg:磁石合金=1:2 (質量) の結果 Fe Mｇ Nd Mg(mass%) Fe(mass%) Nd(mass) Mg相② 62.38
36.97 磁石相② 1.11 93.7 5.19 Fe Mｇ Nd

8 Mg:磁石合金=1:2.5 (質量) の結果 Mｇ Nd Fe Mg(mass%) Fe(mass%) Nd(mass) Mg相③
53.35 0.35 45.41 磁石相③ 0.64 92.61 6.75 Mｇ Nd Fe

9 各試料の定量分析結果 Feはほぼ抽出されなかった一方で、Ndだけが抽出された。 磁石相の結果 (抽出剤:磁石) 磁石相(1:1.5) 磁石相
(1:2) (1:2.5) Mg (mass%) 0.82 1.11 0.64 Fe 96.1 93.7 92.61 Nd 3.07 5.19 6.75 Mg相の結果 (抽出剤:磁石) Mg相 (1:1.5) (1:2) (1:2.5) Mg (mass%) 62.65 62.38 53.35 Fe 0.87 0.35 Nd 35.79 36.97 45.41 Feはほぼ抽出されなかった一方で、Ndだけが抽出された。 mass% mass%

10 Ndの抽出率(Mgが気相で外部に流出していないと仮定)
(抽出剤:磁石) Mg相(1:1.5) Mg相(1:2) Mg相(1:2.5) Mg相のNd量から推定 78.23 66.56 76.18 磁石相のNd％から推定 93.18 88.47 85.00 ※初期磁石組成48.8%Fe、45.0%Nd、6.2%Dyと仮定 ～まとめ～ 約90%ものNdが抽出された。 また、抽出に用いるMgの量が 多い程、Ndの抽出率は増した。 以上の結果から、Mgを用いて、 ネオジム磁石からNdを抽出する 手段は、有効であるといえる。 Nd抽出率%

11 感想 『最先端リサーチプロジェクト』への参加を通して、大変多くのことを学ぶことができた。特に、実際の研究の現場に立ち会うという貴重な体験ができ、科学に対する興味・関心はもちろん、大学生活や将来についての希望もより高まった。 この経験を生かして、将来への糧としていきたいと思う。